Просто добавь остроты. Как перец чили может помочь улучшить эффективность солнечных батарей?

Группа исследователей из Китая и Швеции обнаружила, что химическое соединение капсаицин, придающее перцу остроту, может быть использовано для улучшения энергоэффективности солнечных батарей на основе материала перовскит.

Перовскит — минерал класса оксидов со структурой титаната кальция — является одним из перспективных материалов для изготовления солнечных батарей. Причина — их эффективность: применение только одного перовскита позволяет достичь более 25% эффективности, а в сочетании с другими элементами она может возрастать еще больше.

В то же время, по сравнению со стандартными кремниевыми солнечными батареями, батареям на основе перовскита присуще явление нерадиоактивной рекомбинации — на практике это означает, что часть заряда батарей превращается в тепло, то есть их тепловые потери увеличиваются, а эффективность — снижается.

Исследователи из Китая и Швеции под руководством Чинье Бао из Восточнопедагогического университета попытались найти естественный и недорогой путь решения этой проблемы. И остановились на веществе капсаицин — которое, по совпадению, отвечает за остроту перца. Проверить эту гипотезу они решили на солнечной батареи на основе перовскита метиламоний трийодида свинца (CH3NH3PbI3).

На этапе производства в прекурсор добавляли капсаицин в соотношении 0,1% к конечной массе перовскита. После этого улучшенные батареи проверили на эффективность и стабильность по сравнению с обычными.

Эффективность контрольных батарей составила 19,1%, а батарей с капсаицином — 21,88%. А после 800 часов пребывания на открытом воздухе «улучшенные» батареи удерживали более 90% исходной эффективности. Авторы исследования указывают, что на сегодня это наиболее эффективные показатели для солнечных батарей на основе взятого ими материала.

Как объясняет Бао с коллегами, добавление капсаицина позволило изменить поверхностную энергетику перовскита: соединение заполняет места между слоями полупроводников p-типа (имеют меньше электронов) и n-типа (имеют больше электронов), предотвращая упомянутое выше явление нерадиоактивного рекомбинации.

По мнению авторов, их открытие является одним из примеров использования безопасного для окружающей среды способа улучшения альтернативных источников энергии. В будущем они планируют найти способы повысить эффективность солнечных батарей на основе перовскита, который не содержит в своем составе свинца.

Исследование было опубликовано в издании Joule.